Каталитический Риформинг

Каталитический риформинг является одним из важнейших процессов современной нефтепереработки и преследует две основные цели:

  • Производство высокоооктановых компонентов бензина
  • Получение легких ароматических углеводородов (в основном бензолов, толуолов и ксилолов)

Кроме этого, при каталитическом риформинге также образуется весьма полезный водородсодержащий газ, который используется для гидроочистки, гидрокрекинга и других гидрогенизационных процессов.


Предпосылки развития процесса


Предпосылки разработки и совершенствования процесса каталитического риформинга обусловлены следующими причинами:

  • Погоня за повышением октанового числа бензинов, начавшаяся еще в 50-е года прошлого столетия
  • Тенденция отказа от использования экологически вредных добавок, повышающих ОЧ (таких как тетраэтилсвинец)
  • Рост спроса на ароматические углеводороды

Сырье


Основным сырьем каталитического риформинга являются следующие продукты первичной и вторичной переработки нефти:

  • Прямогонная нафта (лигроиновая фракция) - основное сырье
  • Дистилляты вторичного происхождения (бензины термического крекинга, гидрокрекинга и коксования)

Ниже приведено типичное изменение состава лигроиновой фракции в процессе каталитического риформинга:

 

Класс соединенийСодержание, об. %
©PetroDigest.ru
СырьеПродукт
Парафины 50 35
Олефины 0 0
Нафтены 40 10
Ароматика
10 55

 


Химизм процесса


В процессе каталитического крекинга происходит несколько типов химических реакций.

Одни из них полезные:

  1. Парафины → изопрафины (реакция изомеризации)
  2. Парафины  нафтены (реакция циклизации)
  3. Нафтены ароматика (реакция дегидрирования)

Другие - побочные:

  1. Парафины и нафтены углеводородные газы (крекинг)
  2. Нафтены и ароматические углеводороды углеводородные газы (деалкилирование)

Катализатор


В качестве катализатора в процессе каталитического риформинга используется платина (Pt), которую равномерно распределяют на матрице из оксида алюминия (Al2O3), промотированном хлором (иногда фтором), для усиления и регулирования кислотной функции. Платина катализирует процессы гидрирования-дегидрирования, а галоидированный оксид алюминия - реакции изомеризации, циклизации и крекинга.


Технологический процесс


Непосредственно процессу риформинга предшествует предварительная гидроочистка сырья. Она необходима для удаления примесей соединений серы, азота, кислорода, хлора и др., пагубно действующих на катализатор.

Наиболее распространенным способом приведения поступающего сырья в контакт с катализатором является процесс с неподвижным слоем катализатора, при котором углеводороды просачиваются сквозь слой катализатора, находящийся в реакторе.

Стандартная установка риформинга состоит из трех последовательно соединенных реакторов. Условия в этих реакторах несколько различаются, для наиболее эфективного протекания всех типов реакций. Давления в реакторах - 14 - 35 атм, температура - 480 - 520 °С. Варьируется также время время проведения реакции в каждом реакторе.

 

Схема процесса каталитического риформинга Схематическое изображение стандартной установки каталитического риформинга
 

 

Сжатое и нагретое в специальной печи сырье в смеси с рециркулирующим водородсодержащим газом подается в первый реактор, просачивается сквозь слой катализатора и направляется опять же через печь во второй реактор.

Аналогичная процедура повторяется для второго и третьего реактора. Далее продукт попадает в холодильник, и большая его часть сжижается. При этом отделяется богатый водородом газ, который частично направляется на рециркуляцию, а частично - на установку газофракционирования. Постоянное высокое содержание водорода необходимо для того, чтобы атомы углерода не осаждались на катализаторе, а реагировали с водородом с образованием углеводородных газов.

После этого продукт попадает на колонну стабилизации (по сути дебутанизатор), где нижняя фракция, риформат (иногда называемый "катализат"), отделяется от углеводородных газов до бутана, которые в свою очередь также направляются на установку газофракционирования насыщенных газов.

При производстве ароматических углеводородов, в установку каталитического риформинга входит также блок экстракции ароматических углеводородов и блок четкой ректификации для фракционирования ароматического экстракта.


Регенерация катализатора


Естественно, что со временем активность катализатора снижается, что в свою очередь негативно сказывается на октановом числе образующегося риформата и его выходе.

Регенерацию катализатора проводят с помощью подачи горячего воздуха, который реагирует с углеродом, осаждающегося на поверхности катализатора, и превращает его в CO и CO2.

Однако, со временем, под действием высоких температур, поры катализатора разрушаются. Поэтому через определенные промежутки времени реактор все же необходимо останавливать для замены катализатора.

В зависимости от способа проведения регенерации катализатора установки каталитического риформинга подразделяются на три типа:

  • Полурегенеративные (переодические) - цикл составляет 1 - 3 года
  • Циклические - цикл 5 - 40 суток, до 600 регенераций
  • Непрерывной регенерации - до 500 регенераций

Выходы


 

ПродуктыВыход, об. %
©PetroDigest.ru
Свежий или восстановленный катализатор
Отработанный катализатор
Водород 2 2
Метан/Этан 2 3
Пропан 2 3
изо-Бутан
3 4
н-Бутан 3 4
Риформат 88 84
Октановое число риформата
94 92